利用Mitsunobu反應合成5′-脫氧-5′-乙酰硫代腺苷*

林東恩, 胡守印, 張逸偉

(華南理工大學 化學與化工學院,廣東 廣州 510640)

5′-脫氧-5′-硫代核苷類化合物是重要的抗腫瘤、抗病毒類藥物及藥物中間體，可用于精胺和亞精胺的合成[1]、結締組織的修復[2]、局部缺血的治療[3]和抗精神抑郁藥的制備[4]。5′-脫氧-5′-乙酰硫代腺苷(3)是合成S-腺苷蛋氨酸及5′-脫氧硫代腺苷類似物的重要中間體。

目前在腺苷的5′-位形成硫醚鍵有兩種方法: (1)對5′-OH進行改性，引入Cl[5],對甲苯磺酰基[6]等易離去基團;然后在NaOH水溶液或者Na液氨溶液中與適宜的硫醇進行親核取代反應形成硫醚鍵。該方法總收率較低，主要是引入易離去基團后容易受嘌呤環上N3-的攻擊而形成環核苷副產物以及易形成脫嘌呤等副反應[7]。(2)以異丙叉保護腺苷為原料，通過Mitsunobu反應、脫保護等反應制備3而形成硫醚鍵[8]。此法的不足之處在于需要多步反應，且Mitsunobu反應的后處理需要柱色譜分離，難以大量生產。

本文對方法(2)[8]進行改進，以2′,3′-O-異丙叉腺苷(1)為原料，利用Mitsunobu反應分別采用三步法(總收率69.6%)和一步法(收率68．4%)合成了3(Scheme 1)。在三步法中Mitsunobu反應后直接水解脫保護，再經常規后處理得3，無需柱色譜分離。一步法是鑒于核苷糖環上2′,3′-OH與5′-OH活性差異[9]所作的進一步探討。

Scheme1

1 實驗部分

1．1 儀器與試劑

SGWX-4型顯微熔點儀(溫度計未校正)；Bruker AVANCEⅡ400 MHz型核磁共振儀(DMSO-d6為溶劑，TMS為內標)；Bruker HCT-plus型質譜儀；GC7890F型氣相色譜；薄層色譜板[Silica Gel 60F254，Merck公司, 展開劑：V(乙酸乙酯) ∶V(乙醇) ∶V(二氯甲烷)= 6 ∶2 ∶3]。

1參考文獻[6]方法合成,收率91.1%, m.p.215 ℃～216 ℃(214 ℃～215 ℃[6])。腺苷,工業品，純度>99%，廣東肇慶星湖生物公司;硫代乙酸,工業品;偶氮二碳酸二異丙酯(DIAD),工業品；其余所用試劑均為市售分析純。

1.2 3的合成

(1) 三步法

冰浴冷卻，在三口燒瓶中加入PPh3103 g(392 mmol)和THF 250 mL，攪拌使其溶解后緩慢滴加DIAD 80 g(392 mmol)，滴畢,反應1 h;加入1[6]60 g(196 mmol)，反應2 h;滴加硫代乙酸30 g(392 mol)的THF(50 mL)溶液，滴畢，繼續反應(TLC跟蹤,Rf=0.70)。旋蒸除溶，加入50%甲酸223 mL和水100 mL，攪拌下于80 ℃反應7 h(TLC跟蹤)。過濾，濾液用二氯甲烷(2×40 mL)萃取，水層減壓蒸餾，殘渣用乙醇重結晶，真空烘干得白色晶體3 48.6 g，收率76.4%，Rf=0.59;1H NMRδ: 2.33(s, 3H, COCH3), 3.15, 3.19(m, 2H, 5′-H), 3.91(d, 1H, 4′-H), 4.09(m, 1H, 3′-H), 4.78(q, 1H, 2′-H), 5.34(d, 1H, 3′-OH), 5.48(d, 1H, 2′-OH), 5.87(d, 1H, 1′-H), 7.26(s, 2H, NH2), 8.14(s, 1H, 2-H), 8.33(s, 1H, 8-H); ESI-MSm/z: 326.1{[M+H+}。

(2) 一步法

冰浴冷卻，在三口燒瓶中加入PPh369.4 g(264.6 mmol)和THF 350 mL，攪拌使其溶解后緩慢滴加DIAD 53.6 g(264.6 mmol),滴畢，反應1 h;加入腺苷39.3 g(147.0 mmol),反應2 h;緩慢滴加硫代乙酸20.1 g(264.6 mmol)的THF(50 mL)溶液，反應至TLC監控轉化率不再變化為止。過濾，濾液加石油醚100 mL，用7%乙酸水溶液(2×150 mL)洗滌，減壓蒸餾除去溶劑，殘余物用無水乙醇重結晶，真空烘干得白色晶體3 32.7 g，收率68.4%(以GC純度為75%左右的硫代乙酸做反應時計量)，Rf=0.59;1H NMRδ: 2.33(s, 3H, COCH3), 3.17, 3.19(m, 2H, 5′-H), 3.93(d, 1H, 4′-H), 4.10(m, 1H, 3′-H), 4.78(q, 1H, 2′-H), 5.40(d, 1H, 3′-OH), 5.52(d, 1H, 2′-OH), 5.88(d, 1H, 1′-H), 7.38(s, 2H, NH2), 8.17(s, 1H, 2-H), 8.36(s, 1H, 8-H); ESI-MSm/z: 326.1{[M+H+}。

2 結果與討論

2.1 三步法的反應條件優化

由于PPh3和DIAD所形成的中間體季磷鹽易與活潑氫化合物等發生副反應而需要過量的季磷鹽，因此考察了由1合成2時,投料摩爾比[r=n(1) ∶n(PPh3) ∶n(DIAD)]對Mitsunobu反應轉化率的影響,實驗結果見表1。由表1可知，當r=1 ∶2 ∶2時，轉化率達100%。

水解反應脫異丙叉保護(2→3)常以酸為催化劑，本文考察了對甲苯磺酸、三氟乙酸、鹽酸、甲酸對轉化率的影響,結果見表2。由表2可知，鹽酸酸性較強，易使糖苷鍵發生斷裂而形成副產物，而在相同摩爾比下甲酸也能有較高的轉化率且副產物較少，并發現隨甲酸用量的增加，反應轉化率逐漸增大，因此實驗選用甲酸作催化劑。

表 1 r對合成2的影響*Table 1 Effect of r on synthesizing 2

*r=n(1) ∶n(PPh3) ∶n(DIAD),其余反應條件同1.2(1)

表 2 催化劑種類對水解反應的影響*Table 2 Effect of catalyst kinds on hydrolytic reaction

*反應條件同1.2(1)

以甲酸為催化劑，甲酸與2的摩爾比[q=n(甲酸) ∶n(2)]為27，反應7 h，考察溫度對水解反應轉化率的影響，結果見表3。由表3可知，當溫度較低時，反應很慢，耗時較長，當溫度為80 ℃和100 ℃時，轉化率均為100%，但100 ℃時有副產物產生，因此選用反應溫度為80 ℃。

以甲酸為催化劑,考察q對水解反應的影響，結果見表4。由表4可見，當q=10時雖然也能有較高的轉化率，但同時也有副產物腺嘌呤生成，說明有糖苷鍵的斷裂，當q=15時，轉化率和反應選擇性都較好，因此選用q=15。

表 3 溫度對水解反應的影響*Table 3 Effect of reaction temperature on hydrolytic reaction

*反應條件同1.2(1)

表 4 q對水解反應的影響*Table 4 Effect of q on hydrolytic reaction

*q=n(甲酸) ∶n(2),反應條件同1.2(1)

Scheme2

2.2 一步法合成3的機理探討

結合Mitsunobu反應的機理，以及一步法合成3時在2′,3′-OH不保護的情況下對核苷5′-OH具有較高的化學選擇性這一事實，提出了可能的反應機理如Scheme 2所示。由于5′-C較2′,3′-C具有更小的空間位阻，使得5′-位更易于受乙酰硫負離子的進攻，從而使該反應對5′-OH有較高的化學選擇性。另外，中間體季磷鹽在反應中起到活化羥基的作用，但同時也很容易與活潑氫化合物發生反應，因此溶劑要進行干燥除水。

3 結論

采用三步法合成了5′-脫氧-5′-乙酰硫代腺苷，優化了反應條件，簡化了后處理工藝，可實現批量生產。

提出了利用Mitsunobu反應一步合成5′-脫氧-5′-乙酰硫代腺苷的新方法及其可能的機理，此法無需羥基保護和脫保護，對5′-OH具有較高的化學選擇性，后處理簡單，節約了生產成本。

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